BAB II
JARINGAN INTERKONEKSI BANYAK TINGKAT
2.1 Konsep Switching
Komponen utama dari sistem switching atau sentral adalah seperangkat sirkuit
masukan dan keluaran yang disebut dengan inlet dan outlet. Fungsi utama dari sistem
switching adalah membangun jalan listrik diantara sepasang inlet dan outlet tertentu, dimana
hardware yang digunakan untuk membangun koneksi seperti itu disebut matriks switching
atau switching network[1].
Switching network terdiri dari Ninlet dan M outlet seperti pada Gambar 2.1. Apabila
jumlah inlet sama dengan outlet M = N, maka jaringan switching itu disebut symetric network
(jaringan simetris)[2].
Gambar 2.1Jaringan switching denganN inlet dan M outlet
Jaringan switching tidak membedakan antara inlet/oulet yang tersambung ke
pelanggan maupun ke trunk. Sebuah sistem switching tersusun dari elemen-elemen yang
melakukan fungsi-fungsi switching, kontrol dan signaling.Dengan ditemukannya sistem
transmisi serat optik, menyebabkan peningkatan kecepatan transmisi yang menuntut suatu
rancangan sistem switching yang sesuai dengan kebutuhan transmisi tersebut. Rancangan
elemen switching yang dibutuhkan adalah rancangan yang dapat meneruskan paket data
untuk diimplementasikan. Suatu elemen switching dapat digambarkan sebagai suatu elemen
jaringan yang menyalurkan paket data dari terminal masukan menuju terminal keluaran. Kata
terminal dapat berarti sebagai suatu titik yang terdapat pada elemen switching. Dari
pengertian diatas dapat disimpulkan bahwa switching adalah proses transfer data dari
terminal masukan menuju terminal keluaran. Gambar 2.2 memperlihatkan elemen switching
terdiri dari tiga komponen dasar yaitu: modul masukan, switching fabric, dan modul
keluaran[2].
Gambar 2.2 Tipe elemen switching
Ketiga komponen switch tersebut dijelaskan sebagai berikut[2] :
1. Modul masukan
Modul masukan akan menerima paket yang datang pada terminal masukan. Modul
masukan akan menyaring paket yang datang tersebut berdasarkan alamat yang terdapat
pada header dari paket tersebut. Alamat tersebut akan disesuaikan dengan daftar yang
terdapat pada virtual circuit yang terdapat pada modul masukan. Fungsi ini juga dilakukan
pada modul keluaran. Fungsi lain dilaksanakan pada modul masukan adalah sinkronisasi,
pengelompokan paket menjadi beberapa kategori, pengecekan error dan beberapa fungsi
lainnya sesuai dengan teknologi yang ada pada switching tersebut.
2. Switching fabric
jaringan transmisi dan elemen switching. Jaringan transmisi lain ini bersifat pasif dalam
arti bahwa hanya sebagai saluran saja. Pada sisi lain elemen switching melaksanakan
fungsi seperti internal routing.
3. Modul keluaran
Modul keluaran berfungsi untuk menghubungkan paket ke media transmisi dan ke
berbagai jenis teknologi seperti kontrol error, data filtering, tergantung pada kemampuan
yang terdapat pada modul keluaran tersebut.
2.2 Jaringan Interkoneksi
Komunikasi diantara terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan dengan
suatu media tertentu. Interkoneksi yang efektif diantara prosesor dan modul memori sangat
penting dalam lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi bus bukan
merupakan solusi yang praktis karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan
untuk menghubungkan komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit. Jumlah komponen
dalam sebuah modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi bus bukan
topologi yang cocok untuk kebutuhan interkoneksi komponen-komponen didalam modul IC.
Selain itu juga tidak dapat diskalakan, diuji dan kurang dapat disesuaikan, serta menghasilkan
kinerja toleransi kesalahan yang kecil. Disisi lain, sebuah crossbar yang ditunjukkan pada
Gambar 2.3 menyediakan interkoneksi penuh diantara semua terminal dari suatu sistem.
Pnmerupakan input yang datang yang memiliki jalur masing-masing pada output Mn.Sistem
crossbar ini memungkinkan P1 memiliki akses terminal menuju M1, M2, M3, …, Mn. begitu pula
pada inputan P2, …, Pn memiliki terminal yang sama pada masing-masing output M1, M2, M3,
Gambar 2.3 Arsitektur crossbar
2.3 Karakteristik Jaringan Interkoneksi
Berikut ini akan dipaparkan karakteristik jaringan interkoneksi berdasarkan topologi,
teknik switching, sinkronisasi, strategi pengaturan dan algoritma peroutean[3].
2.3.1 Topologi
Topologi jaringan merujuk pada pengaturan statis dari kanal dan node dalam suatu
jaringan interkoneksi, yakni jalur yang dijalani oleh paket. Memilih topologi jaringan adalah
langkah awal dalam perancangan suatu jaringan karena strategi routing dan metode kendali
aliran tergantung pada topologi jaringan. Suatu peta jalan diinginkan sebelum jalur dapat
dipilih dan melintasi dari route terjadwal. Topologi tidak hanya menetapkan tipe jaringan tapi
juga detail-detailnya seperti radix dari switch, jumlah tingkatan, lebar dan laju bit pada kanal.
Memilih topologi yang baik merupakan suatu pekerjaan untuk mencocokkan jaringan
yang besar, sehingga dibutuhkan teknologi pengemasan yang tersedia. Pada satu sisi,
rancangan dikendalikan oleh jumlah port dan lebar pita serta faktor kerja per port dan sisi
yang lainnya oleh pin per chip dan papan yang tersedia oleh kepadatan dan panjang kawat
merealisasikan jaringan, kepadatan, panjang dari interkoneksi pada papan atau melalui kabel
antara chip-chip ini. Kinerja dari topologi ini memiliki dua komponen, yaitu lebar pita dan
latency. Keduanya ditentukan oleh faktor selain topologi, contohnya kendali alarm, strategi
routing, dan pola trafik. Untuk mengevaluasi topologinya saja, dikembangkan pengukuran
seperti bisectional bandwidth, kanal beban, dan penundaan jalur yang merefleksikan
pengaruh yang kuat dari topologi kinerjanya.
Masalah umum yang tidak diinginkan perancang jaringan yaitu permasalahan yang
dihadapi untuk mencocokkan topologi jaringan ke komunikasi data. Pada permulaannya ini
seperti cara yang baik, tetapi hasilnya jika suatu mesin bekerja menghasilkan suatu algoritma
membagi-bagi dan menaklukkan ( divide and conquer algorithm ) dengan pola komunikasi
berstruktur pohon. Karena ketidakseimbangan beban yang dinamis atau ketidaksesuaian
antara masalah ukuran dan mesin, beban pada jaringan tersebut biasanya memiliki
keseimbangan yang buruk. Jika data dan urutan dialokasikan pada beban yang seimbang ,
kecocokan antara masalah dan jaringan hilang. Suatu masalah yang menyangkut jaringan
yang spesifik biasanya tidak dipetakan secara baik untuk menyediakan teknologi
pengemasan, membutuhkan saluran yang panjang atau derajat node yang tinggi. Akhirnya,
jaringan-jaringan seperti itu menjadi tidak fleksibel. Jika algoritma dapat dengan mudah
berubah dengan mudah. Ini menyebabkan selalu lebih mudah menggunakan suatu jaringan
bertujuan umum yang baik daripada merancang jaringan dengan topologi yang cocok ke
masalah[3].
2.3.2 Teknik Switching
Secara umum digunakan tiga teknik switching, yaitu circuit switching, packet
switching, dan message switching. Tetapi yang sering digunakan adalah circuit switching dan
Pada circuit switching, jalur antara sumber dan tujuan harus telah disediakan sebelum
komunikasi terjadi dan koneksi ini harus tetap dijaga sampai pesan mencapai tujuannya.
Setiap koneksi yang dibangun melalui jaringan circuit switching mengakibatkan dibangunnya
kanal komunikasi fisik diantara terminal sumber dengan terminal tujuan. Kanal komunikasi
ini digunakan secara khusus selama terjadi koneksi. Jaringan circuit switching juga
menyediakan kanal dengan laju yang tetap.
Pada hubungan circuit switching, koneksi biasanya terjadi secara fisik bersifat point to
point. Kerugian terbesar dari teknik ini adalah penggunaan jalur yang bertambah banyak
untuk penambahan jumlah node sehingga biaya akan semakin meningkat dan pengaturan
switching menjadi sangat kompleks. Kelemahan yang lain adalah munculnya idle time bagi
jalur yang tidak digunakan, yang akan menambah infisiensi.
Pemecahan yang baik yang bisa digunakan untuk mengatasi persoalan di atas adalah
dengan metode packet switching. Dengan pendekatan ini, pesan yang dikirim dipecah-pecah
dengan besar tertentu dan pada tiap pecahan data ditambahkan informasi kendali. Informasi
kendali ini, dalam bentuk yang paling minim, digunakan untuk membantu proses pencarian
route dalam suatu jaringan sehingga pesan dapat sampai ke alamat tujuan.
Penggunaan packet switching mempunyai keuntungan dibandingkan dengan
penggunaan circuit switching antara lain[4]:
1. Efisiensi jalur lebih besar karena hubungan antar node dapat menggunakan jalur yang
dipakai bersama secara dinamis tergantung banyaknya paket yang dikirim.
2. Bisa mengatasi permasalahan laju data yang berbeda antara dua jenis jaringan yang
berbeda laju datanya.
mulai menurun. Sedangkan pada model packet switching, paket tetap bisa dikirimkan,
tetapi akan lambat sampai ke tujuan (delivery delay meningkat).
2.3.3 Sinkronisasi
Dalam suatu jaringan interkoneksi sinkron, kegiatan pada elemen switching dan
terminal masukan maupun terminal keluaran ( I/O ) dikendalikan oleh sebuah clock pusat
sehingga semuanya bekerja secara sinkron. Sedangkan pada jaringan interkoneksi asinkron
tidak[4].
2.3.4 Strategi Pengaturan
Pengaturan sebuah jaringan dapat dilakukan dengan cara terpusat ataupun
terdistribusi. Dalam strategi pengaturan terpusat, sebuah pengendali pusat harus memiliki
semua informasi global dari sistem pada setiap waktu. Ini akan menghasilkan dan
mengirimkan sinyal kontrol kepada terminal yang berbeda pada jaringan tergantung dari
informasi yang dikumpulkan. Kompleksitas sistem bertambah dengan seiring bertambahnya
jumlah terminal dan dampaknya mengakibatkan sistem dapat terhenti. Berbeda dengan
jaringan terdistribusi, pesan-pesan yang diroutekan mengandung informasi peroutean yang
dibutuhkan. Informasi ini ditambahkan kepada pesan dan akan dibaca dan digunakan oleh
elemen switching untuk meroutekan pesan-pesan tersebut sampai ke tujuan[4].
2.3.5 Algoritma Perutean
Algoritma perutean tergantung pada sumber dan tujuan dari suatu pesan dan jalur
interkoneksi yang digunakan ketika melalui jaringan. Peroutean dapat disesuaikan ataupun di
tentukan. Pada jaringan non-rearrangeable, jalur yang telah ditentukan mekanisme
perouteannya tidak dapat diubah sesuai dengan trafik yang terjadi pada jaringan, artinya tidak
dapat dialihkan ke route yang berbeda apabila terjadi kepadatan trafik pada route yang
